PWtM-Flex

Flexible operation of plastic waste-to-methanol plants using next-generation electrolyzers

Udfordring

I takt med at mere og mere energi kommer fra vedvarende energikilder stiger behovet for at gøre energiforbruget fleksibelt. Power-to-X (PtX) anlæg kan udfylde dette behov ved at omdanne elektrisk energi produceret fra sol og vind til grønne brændstoffer som, f.eks., brint, metan, metanol, og ammoniak. Konverteringen af elektrisk energi til grønt brændstof starter typisk med et elektrolyseanlæg drevet af grøn strøm. I dette projekt ser vi på en specifik type af PtX anlæg designet af SemperCycle ApS til at omdanne plasticaffald til metanol baseret på både ilt og brint produceret af et elektrolyseanlæg. Strømmen kan enten komme direkte fra en nærliggende grøn energikilde (“behind-the-meter”) eller fra elnettet. I det første tilfælde vil strømproduktionen variere og i det andet tilfælde vil elpriserne variere. Det er derfor nødvendigt at anlægget kan driftes fleksibelt, og det er ikke ligetil at balancere de mange økonomiske og operationelle hensyn der skal tages. Det samme vil gøre sig gældende for at andre typer af PtX anlæg.

Løsning

I dette projekt kombinerer vi matematisk modellering med metoder til matematisk optimering med henblik på at bestemme den optimale fleksible drift. Vi vil opstille en matematisk model af PtX anlægget, inkl. elektrolyseanlæg, som beskriver både de operationelle aspekter, f.eks., med henblik på dannelse af sod og tjære i forgasningen af plasticaffaldet, og de økonomiske aspekter af driften. Givet en forudsigelse af den producerede mængde strøm, eller af fremtidige elpriser, vil løsningen til optimeringsproblemet fortælle os hvor meget plasticaffald der skal processeres i et givent tidsinterval, hvor meget brint og ilt der skal bruges fra elektrolyseanlægget, og hvor meget råmetanol der skal lagres før det destilleres. Alle disse beregninger kan implementeres i et stykke software som en procesoperatør eller -ingeniør kan bruge til at planlægge den fleksible drift af anlægget således at det giver mest muligt overskud.

Effekt

Løsningen vil både lette procesoperatørens eller -ingeniørens opgave med at planlægge den fleksible drift og hjælpe virksomheden med at gøre driften af PtX anlægget rentabelt. Derudover vil erfaringerne fra dette projekt være relevante for lignende typer af PtX anlæg, hvor der også vil være mange hensyn der skal balanceres. De modeller og optimeringsløsninger der er udviklet i dette projekt vil desuden kunne tilpasses til deres specifikke anlæg og driftsmæssige forhold.

Partnere

DTU – Technical University of Denmark, Department of Applied Mathematics and Computer Science
SemperCycle
Nordic Hydrogen